大型复杂船体外板成型智能控制系统研究与实现

发布时间：2017-09-28 17:15

  本文关键词：大型复杂船体外板成型智能控制系统研究与实现

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【摘要】：水火弯板成型技术是目前世界上船舶制造中应用最广泛、操作最为复杂的关键技术之一,该工艺复杂、影响因素多、操作难掌握,且加工质量波动大。长期以来,对于大型复杂的外板加工,国内外各船厂都是凭借有经验的工人手工完成。随着我国科技、军事、航海以及综合国力的不断发展,对于船舶制造技术有了更高的要求,因此,必须对水火弯板工艺实现智能化控制,这无疑会在缩短造船周期、降低造船成本、提高造船质量等方面产生重要的意义。 本课题以尺寸长12(M)×宽4(M)×高1.5(M)的外板为研究对象,鉴于目前国内造船业对于大曲率、多形态、高落差的船体外板采用工人经验型水火弯板成型工艺的局限性,本文针对上述问题,研制出一款适用于大型复杂船体外板成型智能控制系统,该系统通过对专家系统、检测系统以及执行装置的协调、管理、调度以及数据处理,不仅提高了加工的速度和加工的精度,而且大大加强了水火弯板的智能化程度。主要的研究内容及创新成果如下： 1.深入分析水火弯板工艺特性和控制要求,搭建水火弯板智能控制系统,以该系统为纽带,通过对专家系统和检测系统进行数据交换和资源管理,将获取的数据处理后传送至现场执行机构,实现弯板加工过程的协调、管理以及数据处理。 2.通过获取专家库中的焰道,并转化成运动控制器所能识别的代码,由于专家系统所提供的焰道的无序性,提出了一种基于改进后的贪婪算法的路径优化,利用该算法对焰道的加工顺序进行优化,使得无效路径变短,提高加工效率。 3.针对当前采用直线和圆弧插补算法对五轴联动进行插补控制,将会大大增加系统的计算和传输负担,而且会使加工过程中的速度波动过大等问题,提出了-种针对五轴联动进行直接插补控制的双NURBS曲线插补算法。 本文基于“船体外板加工成型智能机器人研制及产业化”项目的研究,针对大曲面、多形态、高落差的外板加工成型时存在的问题,研制出船体外板智能化成型控制系统。解决复杂曲面在进行水火加工时由工人手工完成的现状,该系统并且大大提高了加工的效率和加工的精度。
【关键词】：水火弯板 智能控制系统 NURBS曲线 贪婪算法 轨迹优化
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP273;U671.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• CONTENTS10-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 课题的研究背景与意义13-15
• 1.1.1 研究的背景13-14
• 1.1.2 研究的目的及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状及分析15-20
• 1.2.1 船体外板自动化装置发展现状15-17
• 1.2.2 船舶制造智能控制系统发展现状17-18
• 1.2.3 数控插补技术的研究现状18-20
• 1.3 课题来源研究内容及结构安排20-22
• 1.3.1 课题来源20
• 1.3.2 研究内容20-21
• 1.3.3 文章结构安排21-22
• 第二章 水火弯板工艺分析及性能指标22-27
• 2.1 水火弯板工艺简介22-23
• 2.2 水火弯板的加工方法及其优势23-24
• 2.3 水火弯板机械结构及技术要求24-26
• 2.3.1 控制要求及性能指标24
• 2.3.2 水火弯板机械结构24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 水火弯板智能控制系统的设计27-51
• 3.1 系统的自动化流程设计27-28
• 3.2 系统方案的选择28-29
• 3.3 控制系统设计29-30
• 3.4 系统软件架构及模块化设计30-33
• 3.4.1 软件控制系统架构设计30-32
• 3.4.2 软件控制系统的模块化设计32-33
• 3.5 系统通信模块设计33-35
• 3.6 DXF文件读取模块设计35-42
• 3.6.1 DXF文件简介36
• 3.6.2 DXF文件基本结构36-38
• 3.6.3 DXF信息的分析与获取38-42
• 3.7 系统数据接口模块的设计42-47
• 3.7.1 与专家系统的数据交换42-43
• 3.7.2 与运动控制间的数据交换43-47
• 3.8 软件操作流程47-50
• 3.9 本章小结50-51
• 第四章 系统控制算法研究51-66
• 4.1 控制系统插补算法51-60
• 4.1.1 NURBS曲线插补算法51-53
• 4.1.2 五轴联动数控技术53-54
• 4.1.3 五轴联动的双NURBS曲线插补54-60
• 4.2 系统加工路径优化算法60-65
• 4.2.1 问题的提出与数学模型的建立61-62
• 4.2.2 基于贪婪算法的路径优化62-63
• 4.2.3 基于改进后贪婪算法的路径优化63-65
• 4.3 本章小结65-66
• 第五章 实验分析66-75
• 5.1 测试平台的搭建66-67
• 5.2 实验测试67-74
• 5.3 本章小结74-75
• 结束与展望75-76
• 参考文献76-80
• 攻读学位期间发表的学术论文与专利80-81
• 攻读学位期间参加的科研项目81-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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3 胡玉兰,李沫沫;样条曲面拟合及其Matlab实现[J];云南民族大学学报(自然科学版);2005年02期

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本文编号：937068